Saulės energijos surinkimas orbitoje ir jos siuntimas į Žemę – dešimtmečius gyvuojanti idėja. Dabar daugybė įmonių teigia, kad pagaliau gali ją įgyvendinti.
Praėjusių metų kovą amerikietiško futbolo stadione Floridoje įvyko neįprastas bandymas. Čia ne kamuoliai buvo metami per aikštę, o šviesos spinduliai. Koncentruotos šviesos srovės keletą minučių skriejo per visą Džeksonvilio „Jaguars“ stadioną – nuo siųstuvo viename aikštės gale iki ekrano kitame.
Šviesa buvo surinkta iš Saulės ir išspinduliuota dideliais, apie 1,2 m aukščio lęšiais, panašiais į didinamąjį stiklą. „Turėjome lipti kopėčiomis, kad nuimtume dangtį“, – pasakoja „Star Catcher“ prezidentas ir generalinis direktorius Andrew Rushas, kurio Floridos įmonė atliko bandymą.
Tikslas? Išsiaiškinti, ar įmanoma siųsti saulės šviesą per kosmosą palydovų energijai tiekti.
„Pažinojome keletą žmonių iš „Jaguars“, ir pagalvojome, kad būtų įdomu tai išbandyti“, – sako Rushas. „Perdavėme 100 vatų per maždaug 105 metrus.“
„Star Catcher“ yra viena iš kelių įmonių visame pasaulyje, kuriančių kosminės saulės energijos technologijas – idėją, kuri ilgai svyravo tarp mokslo ir fantastikos. Tikslas – aprūpinti Žemę gausia švaria energija, surenkant saulės šviesą kosmose ir siunčiant ją į Žemę ar kitus palydovus.
Saulės baterijos Žemėje ribojamos atmosferos, oro sąlygų ir paros ciklų. Visa tai mažina, kiek šviesos jos gali sugerti. Kosmose, priešingai, galima rinkti saulės šviesą beveik nuolat, su daug didesniu efektyvumu.
„Prisimenu, kai pasakiau apie tai tėvui, jis manė, kad esu šiek tiek pamišęs“, – sako britų įmonės „Space Solar“ įkūrėjas ir techninis direktorius Davidas Homfray. Tačiau daugybė šalių – JK, JAV, Japonija ir Kinija – jau investuoja į šią technologiją.
„Kosminė saulės energija leis energetinei transformacijai įvykti“, – teigia Homfray, pažymėdamas, kad kai kurie vertinimai rodo, jog ji galėtų patenkinti iki 80 % Europos atsinaujinančios energijos poreikių.
Tai įmanoma dėl didesnio energijos tankio – daugiau nei dešimt kartų didesnio nei antžeminės saulės energijos.
Vis dėlto šios vizijos įgyvendinimas – itin sudėtingas.
Tam greičiausiai reikės milžiniškų palydovų grupių, kurias būtų sunku valdyti ir kurios pareikalautų šimtų raketų paleidimų. Be to, yra pigesnių ir greitesnių atsinaujinančios energijos šaltinių.
Vis dėlto kai kurie tiki, kad ilgainiui kosminės saulės elektrinės nauda viršys trūkumus. JAV kariuomenė, pavyzdžiui, labai domisi galimybe siųsti energiją bet kur pasaulyje pagal poreikį. Tai būtų naudinga ne tik karo lauke, bet ir po stichinių nelaimių ar atokiose vietovėse.
Kosminės saulės energijos veikimo principas panašus į įprastų saulės baterijų, tik jos veikia virš atmosferos, kur Saulės šviesa nefiltruojama dujų ar debesų. Atmosfera atspindi apie 30 % energijos ir sugeria dar ketvirtadalį, kol ji pasiekia Žemę. Kosmose šio efekto galima išvengti.
Surinkta energija į Žemę gali būti perduodama mikrobangomis ar lazeriais, o antžeminės antenos ją paverčia elektra. Kad tai būtų ekonomiškai pagrįsta, kiekvienas palydovas turi generuoti gigavatų galios energiją.
Pirmasis apie kosminės saulės energijos naudojimą dar 1941 m. rašė rašytojas Isaacas Asimovas. NASA 1970-aisiais taip pat tyrinėjo šią idėją, bet ją atmetė dėl technologinių ir ekonominių iššūkių.
NASA fizikas Johnas Mankinsas 1990-aisiais atliko naują studiją, kuri parodė, kad technologija tampa įmanoma – kaina galėtų sumažėti nuo 1 trilijono iki 100 milijardų dolerių.
Per pastarąjį dešimtmetį domėjimasis smarkiai išaugo. Tai lėmė mažėjanti raketų paleidimo kaina, nauji milžiniški laivai, tokie kaip „SpaceX Starship“, ir pažanga robotikoje bei energijos perdavime.
„Manau, kad esame kritiniame taške,“ – sako britų organizacijos „Satellite Applications Catapult“ atstovas Mike Curtis-Rouse. „Tikiu, kad per artimiausius du dešimtmečius pamatysime kosminės saulės energijos veikimą orbitoje.“
JK vyriausybė 2023 m. skyrė 4,3 mln. svarų finansavimą kelioms su šia technologija dirbančioms įmonėms.
Kinijoje mokslininkai kuria „Omega 2.0“ – kosminės saulės palydovo prototipą, kuris perduoda energiją mikrobangomis. Europoje „ESA Solaris“ programa taip pat vertina projekto perspektyvas. JAV kelios įmonės dirba su kariuomenės finansavimu.
„Tai daug arčiau realybės, nei daugelis mano“, – sako Misisipės universiteto kosminės teisės ekspertė Michelle Hanlon.
Kalifornijos startuolis „Aetherflux“ planuoja paleisti palydovus, kurie naudotų infraraudonųjų spindulių lazerius energijai siųsti į Žemę. Kiekvienas lazeris būtų automatiškai išjungiamas, jei į jo kelią patektų lėktuvas ar kitas objektas.
„Tikslas nėra pastatyti Mirties žvaigždę“, – juokauja Curtis-Rouse. „Tokios energijos užtektų kepti kiaušinį, bet ne sunaikinti lėktuvą.“
JK įmonė „Space Solar“ siekia kurti milžiniškas miesto dydžio elektrines orbitoje, kurios galėtų tiekti energiją visoms šalims. Jų planuojamas 1,8 km pločio palydovas „Cassiopeia“ generuotų apie 700 MW – tiek, kiek reikia pusmilijonui namų ūkių.
Kita JAV įmonė „Virtus Solis“ planuoja paleisti 200 000 korio formos palydovų, kurie galėtų tiekti pigią energiją šiauriniam pusrutuliui.
Tačiau kai kurie mokslininkai skeptiški – jų vertinimu, tokia energija būtų iki 80 kartų brangesnė nei antžeminė.
Be to, kyla problemų dėl milžiniškų palydovų spiečių valdymo ir susidūrimų rizikos.
Yra ir teisinių klausimų – pagal 1967 m. Kosmoso sutartį nė viena valstybė negali pretenduoti į Žemės orbitos dalis.
NASA 2024 m. ataskaita teigia, kad kol kas technologija išlieka per brangi ir reikalauja milžiniškos pažangos.
Vis dėlto daug ekspertų viliasi, kad bendradarbiavimas tarp šalių – kaip statant Tarptautinę kosminę stotį – galėtų paversti šią svajonę realybe.
„Galėtume turėti vieną investiciją į kosminę elektrinę virš pusiaujo, kuri pagal poreikį siųstų energiją į Londoną, Varšuvą ar Keiptauną,“ – sako Mankinsas.
„Star Catcher“ planuoja kitą didelį bandymą buvusiame NASA kilimo take Keipe Kanaverale – jie ketina perduoti energiją per kelis kilometrus.
Ar ši technologija iš tiesų kada nors „pakils“, lieka didelis klausimas.